Kuituvahvistetut ballistiset henkilösuojavarusteet ja niiden vaatimukset
Jahkonen, Assi (2013)
2013
Kuitu- ja tekstiilitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-04-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201304061101
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201304061101
Tiivistelmä
Diplomityö jakautuu kahteen osaan. Alussa esitellään ballistiset henkilösuojavarusteet yleisesti. Lisäksi ensimmäisessä osassa käsitellään niissä käytettäviä materiaaleja, erilaisia rakenteita sekä valmiiden tuotteiden yleisimpien standardien mukaista testausta. Materiaaleja käsittelevässä luvussa keskitytään ensisijaisesti yleisimpään ja tärkeimpään kuituun, aramidiin. Kovissa luotisuojapaneeleissa yleisin materiaali on keraami, tarkemmin alumiinioksidi. Rakenteista tärkeimmät ovat kuitukankaat, kudotut kankaat sekä erilaiset komposiittirakenteet. Teoriaosuus on tärkeä tutkimusosuuden ymmärtämiseksi.
Toisessa osassa keskitytään varsinaiseen tutkimusongelmaan, eli kypärien sekä sirpale- ja luotisuojaliivien vaatimuksiin ympäri maailman. Osa maista pitää suojaustasonsa salaisena tietona, joten maat on valittu sen mukaan. Julkisten tietojen perusteella eri maiden vaatimuksissa ja varusteissa ei ole mainittavia eroja. Kypärät ovat tyypillisesti aramidikomposiittikypäriä, ja niiden v50-arvo on 540 - 650 m/s. Kypärät eivät varsinaisesti anna suojaa luoteja vastaan. Sirpalesuojaliivien v50-arvo on suurimmalla osalla maista suunnilleen sama kuin kypärällä. Myöskään sirpalesuojaliivejä ei ole tehty suojaamaan luodeilta. Luotisuojapaneelien suojaustaso on tyypillisesti korkein standardissa määritelty taso.
Teorian sekä vaatimustutkimusten tueksi suoritettiin käytännön koeammunnat, jotka auttavat ymmärtämään kokonaisuutta. FY-Composites Oy:n valmistamien keraamisten luotisuojapaneelien koeammuntojen tuloksista tehdyt vaurioanalyysit, laskennalliset tulokset ja koejärjestelyjen esittelyt ovat diplomityön viimeisenä osiona. Tarkoituksena oli selvittää, pysäyttääkö jokin koepaneelin rakenteista 7,62x39-luodin. Tuloksista voidaan havaita suojaustason riippuvuus keraamikerroksen paksuudesta. Tuloksien ja valokuvien perusteella voidaan päätellä, että alle neljän millimetrin paksuinen alumiinioksidikerros ei pysäytä 7,62x39-luotia, kun nopeus on noin 700 m/s. Luoti lävistää ongelmitta myös lasikuitu-fenoli-laminaatista valmistetun sekundaarisen sirpalesuojakerroksen.
Myös keraamikerroksen rakenteella on merkitystä. Mosaiikkityyppinen, laatoista koostuva kerros kestää yleensä useita iskuja, sillä halkeamien eteneminen päättyy yleensä saumakohtiin. Tällaisessa rakenteessa saumat ovat kuitenkin heikoimpia kohtia. Monoliittisessa eli yhtenäisessä keraamipaneelissa ei ole heikkoja saumakohtia, mutta näin ollen yhden osuman aiheuttamat halkeamat etenevät usein reunoihin saakka tehden paneelin käyttökelvottomaksi.
Toisessa osassa keskitytään varsinaiseen tutkimusongelmaan, eli kypärien sekä sirpale- ja luotisuojaliivien vaatimuksiin ympäri maailman. Osa maista pitää suojaustasonsa salaisena tietona, joten maat on valittu sen mukaan. Julkisten tietojen perusteella eri maiden vaatimuksissa ja varusteissa ei ole mainittavia eroja. Kypärät ovat tyypillisesti aramidikomposiittikypäriä, ja niiden v50-arvo on 540 - 650 m/s. Kypärät eivät varsinaisesti anna suojaa luoteja vastaan. Sirpalesuojaliivien v50-arvo on suurimmalla osalla maista suunnilleen sama kuin kypärällä. Myöskään sirpalesuojaliivejä ei ole tehty suojaamaan luodeilta. Luotisuojapaneelien suojaustaso on tyypillisesti korkein standardissa määritelty taso.
Teorian sekä vaatimustutkimusten tueksi suoritettiin käytännön koeammunnat, jotka auttavat ymmärtämään kokonaisuutta. FY-Composites Oy:n valmistamien keraamisten luotisuojapaneelien koeammuntojen tuloksista tehdyt vaurioanalyysit, laskennalliset tulokset ja koejärjestelyjen esittelyt ovat diplomityön viimeisenä osiona. Tarkoituksena oli selvittää, pysäyttääkö jokin koepaneelin rakenteista 7,62x39-luodin. Tuloksista voidaan havaita suojaustason riippuvuus keraamikerroksen paksuudesta. Tuloksien ja valokuvien perusteella voidaan päätellä, että alle neljän millimetrin paksuinen alumiinioksidikerros ei pysäytä 7,62x39-luotia, kun nopeus on noin 700 m/s. Luoti lävistää ongelmitta myös lasikuitu-fenoli-laminaatista valmistetun sekundaarisen sirpalesuojakerroksen.
Myös keraamikerroksen rakenteella on merkitystä. Mosaiikkityyppinen, laatoista koostuva kerros kestää yleensä useita iskuja, sillä halkeamien eteneminen päättyy yleensä saumakohtiin. Tällaisessa rakenteessa saumat ovat kuitenkin heikoimpia kohtia. Monoliittisessa eli yhtenäisessä keraamipaneelissa ei ole heikkoja saumakohtia, mutta näin ollen yhden osuman aiheuttamat halkeamat etenevät usein reunoihin saakka tehden paneelin käyttökelvottomaksi.